隨著3G時(shí)代的到來(lái),未來(lái)兩年內(nèi)移動(dòng)終端身份識(shí)別SIM卡會(huì)向三個(gè)方面發(fā)展：其一：高安全的身份識(shí)別平臺(tái)；其二：非接觸移動(dòng)支付平臺(tái)；其三：大容量多應(yīng)用平臺(tái)。在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入內(nèi)容為王的時(shí)代，移動(dòng)支付成為一個(gè)必然的趨勢(shì)，SIM卡必然隨著這兩個(gè)趨勢(shì)的要求，向NFC非接觸移動(dòng)支付及大容量方向發(fā)展，最終會(huì)融合到一起，成為真正的多應(yīng)用平臺(tái)。

據(jù)深度了解，中國(guó)移動(dòng)早在2006年就曾展示其“手機(jī)門票”服務(wù)，直到此次上海世博會(huì)，中國(guó)移動(dòng)借此實(shí)現(xiàn)了該業(yè)務(wù)的大規(guī)模商業(yè)推廣，從而也成為目前國(guó)內(nèi)三大電信運(yùn)營(yíng)商中首家展開(kāi)該業(yè)務(wù)的先行者。這無(wú)疑將為中國(guó)移動(dòng)未來(lái)在該領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)搶得先機(jī)，而以“手機(jī)門票”為代表的電子銷售渠道，恰恰是未來(lái)電信運(yùn)營(yíng)商爭(zhēng)奪的一個(gè)巨大市場(chǎng)。另外的兩家電信運(yùn)營(yíng)商中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)電信也在積極規(guī)劃并展開(kāi)非接移動(dòng)支付的試點(diǎn)工作。

國(guó)際NFC 組織于2004年成立，目前國(guó)際手機(jī)、電信、智能卡大廠幾乎都是會(huì)員，上海華虹于2007年底正式加入該組織，同年上海華虹積極展開(kāi)NFC-SIM的市場(chǎng)調(diào)研及概念性產(chǎn)品的預(yù)研工作。在非接觸移動(dòng)支付產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中，上海華虹積極推動(dòng)并參與如下標(biāo)準(zhǔn)制定以及NFC-SIM芯片實(shí)際應(yīng)用測(cè)試聯(lián)調(diào)：08年下半年，上海華虹參與世博會(huì)手機(jī)票標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范起草制度；09年2月，上海華虹牽頭制定手機(jī)票測(cè)試規(guī)范及測(cè)試腳本；09年4月～5月，上海華虹非接觸移動(dòng)支付產(chǎn)品參與中國(guó)移動(dòng)外系統(tǒng)聯(lián)調(diào)測(cè)試及端到端業(yè)務(wù)功能測(cè)試。

目前上海華虹已具備了高端SIM卡芯片的設(shè)計(jì)技術(shù), 以及相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)能力,2008年中完成以ARM SC100 32位CPU為核心內(nèi)嵌384KB高可靠性Flash 3G高端SIM卡產(chǎn)品的量產(chǎn)投片，同年12月產(chǎn)品開(kāi)始批量供貨，在此高端產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及量產(chǎn)基礎(chǔ)上，上海華虹進(jìn)行了大量非接移動(dòng)支付市場(chǎng)和技術(shù)的調(diào)研及產(chǎn)品定義，并于2008年底完成國(guó)內(nèi)第一顆高端NFC-SIM芯片的量產(chǎn)投片。圖1為上海華虹設(shè)計(jì)高端NFC-SIM的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。


圖1 NFC-SIM芯片系統(tǒng)架構(gòu)

該芯片具有以下特點(diǎn)：

1) 全新的單線協(xié)議(SWP)IP設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，以支持最新的NFC移動(dòng)支付架構(gòu)，芯片實(shí)際測(cè)試SWP的傳輸速率為1.33Mbps；

2) 豐富的內(nèi)部定時(shí)器,支持更高的SWP LDPU的傳輸速率；

3) 高安全設(shè)計(jì)；

4) 芯片在NFC系統(tǒng)饋電模式下應(yīng)用的支持(低功耗設(shè)計(jì)和芯片架構(gòu)設(shè)計(jì)支持)；

5) 低功耗設(shè)計(jì)；

6) 采用高性能、高可靠性嵌入式Flash(384KB Flash)及大量RAM同時(shí)滿足JAVA運(yùn)行的資源和速度要求。

7) 為加快系統(tǒng)的處理響應(yīng)速度，有如下設(shè)計(jì)創(chuàng)新：將ARM中斷改為向量中斷，確保中斷響應(yīng)時(shí)間最短；硬件支持多級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)嵌套；

8) 豐富的IO接口設(shè)計(jì)：SPI、GPIO、 7816, SWP；

9) 雙芯片疊片封裝；

10) 復(fù)雜的軟件系統(tǒng)支持。

實(shí)現(xiàn)手機(jī)移動(dòng)支付，手機(jī)SIM卡需采用專門NFC-SIM卡，在SIM卡中分出金融區(qū)域，用于銀行金融應(yīng)用。同時(shí)手機(jī)需要做相應(yīng)的改造以支持NFC。持卡人獲得支持NFC支付的手機(jī)和NFC-SIM卡后，通過(guò)手機(jī)遠(yuǎn)程激活金融區(qū)域，下載應(yīng)用程序。完成激活后，SIM卡中的金融區(qū)域即具有芯片*的功能。手機(jī)NFC方式支付時(shí)，與芯片*非接觸式支付相同。手機(jī)遠(yuǎn)程支付時(shí)，采用銀行提供的WAP手機(jī)銀行、短信手機(jī)銀行模式。


圖2 近場(chǎng)通信芯片-UICC物理連接

支持近場(chǎng)通信的用戶卡（NFC-SIM）通過(guò)C6管腳與近場(chǎng)通信芯片相連，以保證近場(chǎng)通信芯片與用戶卡之間的通信，參見(jiàn)圖2。非接觸移動(dòng)支付終端(支持NFC-SIM手機(jī))的硬件結(jié)構(gòu)如圖3所示，由近場(chǎng)通信模塊、無(wú)線通信模塊、主控制器、SIM卡模塊、輸出、輸入、存儲(chǔ)、外部接口組成，移動(dòng)臺(tái)中的近場(chǎng)通信模塊通過(guò)單線通信協(xié)議與SIM卡之間進(jìn)行通信。


圖3 近場(chǎng)通信移動(dòng)臺(tái)硬件結(jié)構(gòu)

SIM卡存放用戶密鑰，存放用戶的各種近場(chǎng)通信應(yīng)用。其中：

1、 近場(chǎng)通信模塊：實(shí)現(xiàn)近場(chǎng)通信三種工作模式，傳輸應(yīng)用數(shù)據(jù)至SIM卡或主控制器；

2、 無(wú)線通信模塊：完成移動(dòng)臺(tái)的通信功能，提供數(shù)據(jù)傳輸信道；

3、 主控制器：控制移動(dòng)臺(tái)中的各種應(yīng)用，控制近場(chǎng)通信模塊工作模式的轉(zhuǎn)換；

4、 SIM卡模塊：對(duì)SIM卡進(jìn)行管理；

5、 輸出：對(duì)文字和視頻進(jìn)行顯示，播放聲音；

6、 輸入：外部信息的輸入；

7、 存儲(chǔ)：存儲(chǔ)移動(dòng)臺(tái)運(yùn)行過(guò)程中的信息，存放用戶文件；

8、 外部接口：終端與外設(shè)的交互通道；

9、 電源模塊：提供電源；

10、 單線通信協(xié)議：連接移動(dòng)臺(tái)中的近場(chǎng)通信芯片與SIM卡，通過(guò)此協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)SIM卡中的非接觸式應(yīng)用； SIM卡需要提供一個(gè)管腳支持。

SWP接口與手機(jī)終端兼容性的聯(lián)合調(diào)試

1） 技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)：由于SWP通信協(xié)議同樣正處于協(xié)議的修改和完善階段，國(guó)際NFC標(biāo)準(zhǔn)化組織目前所發(fā)布的適合非接移動(dòng)支付芯片通信接口SWP7.6版本剛剛發(fā)布，因此在SIM卡與手機(jī)終端聯(lián)合調(diào)試過(guò)程中存在一定的設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，由于目前提供CLF主控芯片的廠商只有Inside一家，存在SIM卡與手機(jī)之間通信上的兼容性問(wèn)題以及更多的設(shè)計(jì)上不確定因素。

2） 規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)對(duì)策：目前上海華虹研究并熟悉SWP通信協(xié)議，同時(shí)在FPGA DEMO2.0上進(jìn)行協(xié)議功能以及兼容性方面的驗(yàn)證已經(jīng)通過(guò)，上海華虹已經(jīng)同中興手機(jī)事業(yè)部聯(lián)合驗(yàn)證開(kāi)展NFC手機(jī)與非接移動(dòng)支付芯片之間通信的功能及兼容性測(cè)試合作。同時(shí)已經(jīng)在SWP的協(xié)議分析儀TC3上測(cè)試SWP模塊設(shè)計(jì)的兼容性。

系統(tǒng)中斷的快速響應(yīng)與處理

1） 技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)：芯片內(nèi)中斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)直接影響系統(tǒng)的性能，對(duì)于非接移動(dòng)支付芯片來(lái)說(shuō)中斷的優(yōu)先級(jí)排隊(duì)、中斷的響應(yīng)時(shí)間、及中斷的處理速度，直接影響RTOS的運(yùn)行速度及多任務(wù)的處理性能。從目前的非接移動(dòng)支付產(chǎn)品定義來(lái)看至少包含兩個(gè)通信接口，ISO7816/SWP兩個(gè)接口同時(shí)并行工作，并且CPU對(duì)兩個(gè)接口協(xié)議棧的處理采取中斷優(yōu)先級(jí)加時(shí)間片的管理方式，如果系統(tǒng)中斷設(shè)計(jì)得不合理，直接的風(fēng)險(xiǎn)便是系統(tǒng)無(wú)法滿足非接移動(dòng)支付芯片的應(yīng)用需求。

2） 規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)對(duì)策：上海華虹設(shè)計(jì)32位設(shè)計(jì)平臺(tái)采用高性能中斷控制器，同時(shí)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)之處，采用了高性能體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，并經(jīng)過(guò)詳細(xì)的系統(tǒng)性能方面的靜態(tài)計(jì)算與分析研究。確保中斷優(yōu)先級(jí)定義滿足非接移動(dòng)支付芯片的實(shí)際應(yīng)用需求。

本文小結(jié)

移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商對(duì)新產(chǎn)品新業(yè)務(wù)的推廣，例如移動(dòng)支付和非接移動(dòng)支付，還取決于整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的成熟速度。諸如，與移動(dòng)支付對(duì)應(yīng)的NFC終端手機(jī)最快今年第四季度才有量產(chǎn)，支持非接觸移動(dòng)支付的手機(jī)目前還很少。這些都會(huì)影響NFC-SIM和非接觸移動(dòng)支付IC卡的上量時(shí)間。卡的發(fā)展很有可能走在終端前面，但由于終端的換代需要時(shí)間，從而影響卡的批量發(fā)行時(shí)間。移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商目前的對(duì)策是先行推新的卡片，而不管手機(jī)是否已升級(jí)。這對(duì)我們來(lái)說(shuō)是利好消息。

移動(dòng)支付應(yīng)用由于涉及到移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商和傳統(tǒng)金融行業(yè)的融合，雙方的談判過(guò)程必然是一個(gè)反復(fù)和長(zhǎng)期的過(guò)程。移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商先從小額支付（公交、電子門票等應(yīng)用）開(kāi)始試運(yùn)行，以積累運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，為后面的大規(guī)模移動(dòng)支付做好技術(shù)積累。只要有支付業(yè)務(wù)，不管規(guī)模大小，都會(huì)采用新的帶有非接移動(dòng)支付功能卡片，無(wú)疑上海華虹的這款高端NFC-SIM是目前國(guó)內(nèi)最適合非接觸移動(dòng)支付應(yīng)用的芯片產(chǎn)品。